Физики создали самый ёмкий электрод для аккумулятора

Новые открытия / Физики создали самый ёмкий электрод для аккумулятора

Учёные ухитрились построить из графена нечто вроде нагромождения крохотных кораллов, с многочисленными каналами и пустотами. Авторы уверяют, что в составе батареи этот материал продемонстрирует рекордные свойства.

Исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) и Принстона (Princeton University) изобрели необычный электрод.

Сочетание электронной микроскопии образца с моделированием на суперкомпьютере показало, что он способен хранить 15 ампер-часов на грамм веса. «Это самый высокий параметр, о котором сообщалось в данной области», — утверждают авторы новинки в статье в Nano Letters.

Нужно пояснить, что разработка предназначена для воздушно-литиевых аккумуляторов (также именуемых литиево-кислородными). Они способны на порядок обойти лучшие литиево-ионные по удельной ёмкости. Пока такие накопители не вышли из стадии экспериментальных, поскольку не решён ряд проблем. В частности, устройства ещё не могут похвастать живучестью.

Зависимость рабочего напряжения (по вертикали, вольты) ячейки от удельной ёмкости электрода (по горизонтали, миллиампер-часы на грамм углерода) (иллюстрация J. Xiao et al./ Nano Letters).

Физики смешали растворитель, связующее, воду и хлопья графена, а затем создали в этой смеси многочисленные мелкие пузырьки воздуха. Они послужили строительными лесами, на которых собрались графеновые частицы и связующее вещество.

После удаления лишних компонентов осталась высокопористая структура, в которой графен сформировал многочисленные сферы диаметром по 3-4 микрометра, причём в стенках сфер имеются отверстия.

Всё вместе это создаёт разветвлённые каналы для доступа кислорода и обеспечивает большое пространство для реакции его с литием.

Новый электрод не использует катализатор (это большой плюс технологии), но показывает высокие параметры только в чистом кислороде. Сейчас команда работает над мембраной, которая позволяла бы проходить к электроду только кислороду, но задерживала бы влагу из воздуха, которая губит подобную батарею, реагируя с литием.

Кроме того, в нынешнем виде электрод не позволяет полностью перезаряжать себя по нескольку раз, но над устранением и этого недостатка тоже работает сейчас команда его создателей.

      Информация о химии

      Хофман (Hoffmann), Роальд

      Американский химик Роалд Хофман (при рождении Сафран), названный в честь норвежского исследователя Роальда Амундсена, родился в г. Злоцзове в Польше (ныне г. Золочев, Украина, СССР), в семье инженера Хиллеля Сафрана и школьной учи ...

      Либих (von Liebig), Иоганн Юстус фон

      Немецкий химик Иоганн Юстус фон Либих родился в Дармштадте. Учился в Боннском (1820), Эрлангенском (1821) университетах, в 1822–1824 гг. работал у Ж.Гей-Люссака в Париже. Вернувшись в Эрланген, защитил докторскую диссертацию ...

      Кавендиш (Cavendish), Генри

      Английский физик и химик Генри Кавендиш родился в Ницце; второй сын лорда Чарлза Кавендиша, герцога Девонширского. В 1749–1753 гг. обучался в Кембриджском университете, где заинтересовался естественными науками (надо отметит ...